Regulacion

Regulación de la expresión génica

Genes constitutivos y genes regulados. No todos los genes se expresan simultáneamente ni al mismo nivel.

Genes constitutivos: los que se expresan al mismo nivel independientemente de las condiciones ambientales

Genes regulados: aquellos que se expresan a distintos niveles (o no se expresan) dependiendo de las condiciones ambientales.

Los objetivos de la regulación son:

- Armonía estructural, equilibrio celular

- Adaptación: típico de procariotas

- Diferenciación: típico de eucariotas pluricelulares

Regulación en bacterias.

Las bacterias responden muy eficientemente a cambios ambientales mediante la regulación de la expresión génica.

En bacterias, los genes con una función relacionada suelen estar agrupados en operones, el cual es un grupo de genes que se transcriben en un mismo ARNm y que, por tanto, están sujetos a una regulación transcripcional común

Tipos de regulación

Negativo/positivo, inducible/reprimible

Como ejemplo tenemos el operón de la lactosa el cual tiene control negativo, inducible. En presencia de lactosa está inducido, en ausencia de lactosa está reprimido por el represor producto del gen lacI, que se une al operador (lacO)

Este operón también está sometido a control positivo por la proteína activadora CAP, producto del gen crp. CAP sólo es activa en presencia del AMPc, que actúa como inductor, y cuyos niveles bajan en presencia de glucosa. Este control se denomina represión catabólica y actúa sobre varios operones relacionados con la utilización de azúcares.

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Existen elementos que actúan en cis: promotor, operador y proteínas que actúan en trans: activador o represor.

Concepto de dominancia y recesividad.

Mutaciones polares: Una mutación en un gen puede, a veces, impedir la expresión de los

genes que están corriente abajo en la misma unidad transcripcional

Pero existe un sistema adicional de control denominado atenuación

Regulación en eucariotas

Promotores eucarióticos. Secuencias reguladoras. Factores de transcripción

La iniciación de la transcripción en eucariotas requiere la participación de factores de transcripción basales que se unen al promotor, a distancias concretas del inicio.

Además existen secuencias intensificadoras o silenciadoras que pueden actuar a gran distancia y en cualquier orientación. Estas controlan la estructura de la cromatina y la tasa de transcripción.

Además existen otros factores de transcripción, la mayoría activadores.

La actividad de los factores de transcripción se puede controlar en el momento de su síntesis, por modificación covalente, por unión a un ligando o por unión a un inhibidor.

Activadores: Tienen dos dominios: dominio de unión a ADN y dominio de trans-activación

Ejemplos de dominios de unión a ADN:

˜ HTH: hélice-vuelta-hélice

˜ HLH: hélice-giro-hélice

˜ Dedo de zinc

˜ bZIP: cremallera de leucina básica

Remodeladores de la cromatina.

Regulación en animales. Regulación múltiple. Regulación hormonal.

En general, las diferencias entre distintas células en un organismo pluricelular se deben a diferencias de expresión de genes transcritos por la ARN polimerasa II.

Es frecuente que un mismo factor de transcripción controle a un gran número de genes. Esto se debe a la existencia de elementos de respuesta para ese factor en los promotores o potenciadotes de esos genes. Ejemplos:

-HSE: elemento de respuesta a choque térmico

- GRE: elemento de respuesta a glucocorticoides

- SRE: elemento de respuesta al suero

La respuesta a hormonas esteroideas está gobernada por elementos GRE. Estas hormonas se sintetizan en respuesta a un gran variedad de actividades neuroendocrinas y controlan crecimiento, desarrollo de tejidos y homeostasis corporal.

Todas tienen un modo de acción similar: se unen a un receptor citoplásmico haciendo que este se una al ADN y active la transcripción

Ejemplo: la región reguladora del gen de la metalotioneína humana contiene elementos de respuesta en el promotor y en el potenciador

Regulación postranscripcional.

En general, las diferencias entre distintas células en un organismo pluricelular se deben a diferencias de expresión de genes transcritos por la ARN polimerasa II.

Es frecuente que un mismo factor de transcripción controle a un gran número de genes. Esto se debe a la existencia de elementos de respuesta para ese factor en los promotores o potenciadotes de esos genes

- Traducibilidad del ARN

- Modificaciones postraduccionales. Proteolisis.

- Secreción y transporte selectivo.

Regulación epigenética

Herencia epigenética: alteraciones heredables que no afectan a la secuencia del ADN

Ejemplos:

- Metilación: La metilación de adenina en bacterias controla la transcripción de algunos genes. En animales la metilación se produce en las citosinas de los dobletes 5'-CG-3' (también llamados CpG). Hay promotores con alta concentración de CG (islas CpG). Cuando el promotor está metilado no hay transcripción.

El estado de metilación se perpetúa en las divisiones mitóticas y, en algunos casos, meióticas.

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